Matematika

Pertanyaan

Materi: Baret Infinity
Jawaban disertai cara.
Materi: Baret Infinity Jawaban disertai cara.

1 Jawaban

  • Menggunakan pendefinisian (memunculkan mathematical fallacy, sehingga metode ini tidak dapat digunakan untuk menghitung deret tak hingga ini)
    Misalkan:
    [tex]\displaystyle n=\frac{1^4+3^4+5^4+\dots}{1^4+2^4+3^4+\dots}[/tex]
    Maka:
    [tex]$\begin{align}n&=\frac{1^4+3^4+5^4+\dots}{1^4+2^4+3^4+\dots} \\ n&=\frac{(1^4+2^4+3^4+\dots)-(2^4+4^4+6^4+\dots)}{1^4+2^4+3^4+\dots} \\ n&=1-2^4\times\frac{1^4+2^4+3^4+\dots}{1^4+2^4+3^4+\dots} \\ n&=1-16 \\ n&=-15\end{align}[/tex]

    Tampak bahwa hasilnya bernilai negatif, padahal tidak ada tanda-tanda yang menghasilkan nilai negatif, sehingga metode ini tidak dapat digunakan.

    Adapun langkah lain dalam menyelesaikan adalah dengan menggunakan mendekatan limit:

    Dalam proses sumasi:
    [tex]\begin{tabular}{|c|c|}$f(n)${answer}amp;$\displaystyle \sum_{i=1}^nf(i)$ \\\\ $1${answer}amp;$n$ \\ $n${answer}amp;$\displaystyle\frac{n(n+1)}{2}$ \\ $n^2${answer}amp;$\displaystyle\frac{n(n+1)(2n+1)}6$ \\ $n^3${answer}amp;$\displaystyle\frac{n^2(n+1)^2}{4}$ \\ $n^4${answer}amp;$\displaystyle\frac{n(n+1)(2n+1)(3n^2+3n-1)}{30}$\end{tabular}[/tex]

    Untuk bentuk tersebut dapat disederhanakan menjadi:
    [tex]\displaystyle \frac{1^4+3^4+5^4+\dots}{1^4+2^4+3^4+\dots}=\lim_{n\to\infty}\frac{\displaystyle \sum_{p=1}^n(2p-1)^4}{\displaystyle\sum_{q=1}^n q^4}[/tex]

    Tinjau fungsi sumasi pada pembilang:
    [tex]$\begin{align}\sum_{p=1}^n(2p-1)^4&=\sum_{p=1}^n(2p-1)^4 \\ &=\sum_{p=1}^n(16p^4-32p^3+24p^2-8p+1) \\ &=\frac{16}{30}\times n(n+1)(2n+1)(3n^2+3n-1)- \\ &~~~~\frac{32}4\times n^2(n+1)^2+\frac{24}{6}\times n(n+1)(2n+1) \\ &~~~~\frac{8}{2}\times n(n+1)+n \\ &=\frac1{15}(48n^5-40n^3+7n)\end{align}[/tex]

    Tinjau sumasi pada penyebut:
    [tex]$\begin{align}\sum_{q=1}^nq^4&=\frac1{30}n(n+1)(2n+1)(3n^2+3n-1) \\ &=\frac1{30}(6n^5+15n^4+10n^3-3n)\end{align}[/tex]

    Sederhanakan bentuk dan selesaikan dengan limit:
    [tex]$\begin{align} \frac{1^4+3^4+5^4+\dots}{1^4+2^4+3^4+\dots}&=\lim_{n\to\infty}\frac{\displaystyle \sum_{p=1}^n(2p-1)^4}{\displaystyle\sum_{q=1}^n q^4} \\ &=\lim_{n\to\infty}\frac{\frac1{15}(48n^5-40n^3+7n)}{\frac1{30}(6n^5+15n^4+10n^3-3n)} \\ &=\frac{48/15}{6/30}=\frac{16/5}{1/5} \\ &=16\end{align}[/tex]